由Joris De Wit教授（VIB-KU Leuven）领导的实验室的研究人员发现了一条重要线索，揭示了脑细胞之间的连接（即突触）是如何成熟的。这些新发现发表于《Developmental Cell》，展示了两种不同的蛋白质GPR158和PLCXD2如何相互作用，形成突触发育中的特定成分——脊器（spine apparatus）。
突触（神经元之间的通讯点）不仅分子多样，而且还包含特殊的细胞器，即微调其功能的微小内部细胞机器。脊器就是这样一个细胞器，它对于稳定成熟的突触和支持学习和记忆至关重要。然而，神经元如何控制这种细胞器形成的时间和地点仍然是一个悬而未决的问题。
现在，研究小组已经确定了一种新的突触蛋白复合体，它可以调节脊器在发育突触时的结合。他们的研究表明，一种称为GPR158的蛋白质与一种非典型酶PLCXD2相互作用，以控制脊器的丰度和树突棘的成熟，树突棘是接受突触输入的神经元上的微小突起。
该研究的第一作者Ben Verpoort：“有强有力的证据表明，脊器作为钙库，有助于扩大神经元之间的通讯，钙库的功能对树突棘的正常成熟至关重要。”
解除突触发育的刹车：GPR158和PLCXD2之间的相互作用
通过结合分子生物学和先进的成像技术，该团队确定了PLCXD2，一种在大脑中没有已知功能的蛋白质，作为脊器形成的负调节因子。PLCXD2改变树突棘内的局部脂质环境，破坏脊器组装所需的关键部位。
进一步的实验表明，GPR158通过直接结合和抑制PLCXD2发挥作用。这种相互作用抵消了PLCXD2的抑制作用，提升了脊器形成的刹车，使其能够正确装配。
在缺乏GPR158的神经元中，未经检查的PLCXD2活性导致脊器丰度显著减少，并伴有向不成熟突触结构的转移。这些未成熟的树突状棘无法完全维持突触通讯，这一发现得到了实验的支持，实验显示基本神经递质受体水平降低，而这些受体是神经元间传递信号的关键蛋白质。
值得注意的是，去除这些神经元中的PLCXD2可以恢复脊器的丰富性和正常的树突状脊器成熟度，直接将成熟缺陷与PLCXD2的活性联系起来。
Ben Verpoort解释说：“我们看到发育不全的突触可能沟通不太有效，这可能会对学习和记忆形成产生严重后果。”
与脑部疾病的相关性
了解脊器的形成和功能尤其重要，因为它与阿尔茨海默病和自闭症等脑部疾病有关，其中钙失衡和突触信号受损是主要特征。这个新发现的GPR158–PLCXD2轴提供了对突触结构和受体含量在大脑发育过程中是如何调节的以及在疾病中可能出现的问题的见解。
Joris de Wit教授说：“了解这种分子刹车是如何工作的，为我们提供了一种新的突触发育和可塑性的方法。这为研究突触如何在大脑连接障碍中稳定或失败开辟了令人兴奋的途径。”
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